Quelles énergies pour le XXIe siècle?

Énergie : une grandeur physique Unités: physique: le joule (symbole J) 1J = 1N1m 1W = 1J.s-1 1Wh = 1W3600s=3600J 1kWh = 3,6 MJ usuelle: le kWh (électrique) consommation globale: la tep (1tep=42 GJ) Ordres de grandeur le français consomme 3,2 tep/an le monde 10 Gtep/an (NEP002) II

Énergie : D'où vient-elle? Sources et formes d’énergie Problème: effet de serre Energies non renouvelables: énergies fossiles ( 95% ) Pétrole (40%) 40 ans Gaz (20%) 60 ans Charbon (5%) 260 ans Nucléaire (35%) 70 ans Chaleur  Travail mécanique Electricité Le principe de Carnot (thermodynamique) nous apprend qu'on ne peut pas transformer en travail toute la chaleur produite. le rendement (énergie utile, travail / énergie absorbée chaleur) est faible r = 1- Tf/Tc  30 à 40 % Tc = température de la source chaude Tf = Nécessité du refroidissement Energies renouvelables: ( 5% ) Biomasse ( bois ) Géothermique Hydroélectrique Eolien Marées Solaire photoélectrique (NEP005) IV Travail mécaniqueElectricité Le rendement est bien meilleur, Pas besoin de refroidissement

Biomasse Bois: 1° séchage 150°C Finalement: 2°thermolyse 500 °C gaz goudrons charbon de bois 3° gazéification 1000°C C+CO2  2CO C+H2O  CO + H2 CO+H2O  CO2+H2 Finalement:  Charbon de bois  Carburant liquide méthanol  Hydrogène

La croissance forte de l'éolien dans le monde et en France - 18000 MW installés en 2000. - 6000 MW ajoutés en 2001. En France: - 68 MW en 2000 sur une quinzaine de sites - 147 MW en 2002. - 300 MW sur 40 sites en 2003. - 4000 MW prévus en 2006. - 12000 MW en 2010 c'est à dire 5 000 à 10 000 éoliennes (Engagement de la France de passer son électricité renouvelable de 13,5% aujourd'hui à 21% en 2010…) Problème: intermittence

L’énergie solaire: photovoltaïque Problème: le coût 1kWh solaire = 0,30 € Nécessité de recherches : Baisser les coûts Augmenter le rendement Recherche sur de nouveaux matériaux C’est probablement l’énergie du futur

Chambéry inaugure la plus grosse centrale solaire photovoltaïque de France La centrale est composée 1000 m2. Elle a une puissance de 100 kWc (kilowatt-crête). La production d'électricité annuelle sera d'environ 120 000 kWh.

L’énergie solaire: Thermique La centrale solaire THEMIS, construite sur le site de Targasonne, a produit son dernier kilowatt heure le 30 septembre 1986.

Pour faire 1 watt il faut 31 milliards de fissions par seconde. L’énergie nucléaire La fission: 235U + un neutron  2 fragments de fission plus de l’énergie + 3 neutrons Ces neutrons peuvent à leur tour produire d’autres fissions Pour faire 1 watt il faut 31 milliards de fissions par seconde.

L’énergie nucléaire Le circuit primaire (en rouge) 1 le cœur du réacteur 2 préssuriseur Principal avantage: pas de gaz à effet de serre 4 l’échangeur = générateur de vapeur Le circuit secondaire (en bleu) Inconvénient : déchets nucléaires radioactifs 4 vapeur d’eau sous pression 6 turbine 7 alternateur 8 , 9 , 10 Le circuit de refroidissement (en vert)

L’énergie nucléaire Problèmes: Des solutions possibles: - sûreté - réserves - déchets : peut-on les détruire… Des solutions possibles: - recherche sur de nouveaux réacteurs: améliorer le rendement énergétique - réacteurs hybrides améliorer la sécurité, produire moins de déchets -fusion

Réacteur hybride Avantages: Sûreté: la réaction ne peut pas s’emballer Réserves: fonctionne au Thorium. Déchets: ne produit pas de Plutonium.

La fusion Deutérium + tritium = Hélium + neutron Les promesses de la fusion Deutérium + tritium = Hélium + neutron Difficulté: pour produire cette réaction il faut Cent millions de degrés !!

Les promesses de la fusion Un objectif non encore atteint Recherche: les tokamaks Installations actuelles: JET et Tore supra Installation prévue: ITER Objectif majeur car: -Réserves infinies. - Peu de déchets. Mais pas avant 2050 !!

web http://www.industrie.gouv.fr/energie/statisti/pdf/reserves.pdf

Les évolutions prévisibles Kyoto: Engagement de la France de passer son électricité renouvelable de 13,5% aujourd'hui à 21% en 2010.. Montée de l'éolien Une poussée de la biomasse: le programme "Energie " du CNRS. le nucléaire est-il indispensable? Les pays qui renoncent au nucléaire (Italie, Allemagne) doivent déjà importer de l'électricité. La France exporte 15% de son électricité. Croissance du solaire Potentialité: en France: 25000 éoliennes = 5 % de l’énergie totale nécessaire Potentialité: en France: ¼ de la surface cultivable = 12 % de l’énergie nécessaire Actuellement en France: 34% de l’énergie, 75 % de l’électricité Potentialité: en France: 4 % de la surface de la France peut couvrir la totalité de l’énergie nécessaire Une seule solution: économiser l'énergie: Transports: privilégier le rail. Chauffage: ne pas gaspiller, privilégier le solaire.